一种应对风电波动的FACTS与OLTC在线电压协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应对风电波动的FACTS与OLTC在线电压协调控制方法与系统，属于电力系统安全稳定技术领域。本发明专利技术通过在线协调控制主站在获取未来时段的风速预测曲线后，计算其系统总体电压偏差；通过对OLTC动作与电压变化的进行摄动，根据摄动结果决定OLTC动作策略，使系统总体电压偏差不断减小；在此基础上，计算各FACTS设备无功补偿变化对各电压考核点母线电压的灵敏度矩阵，以FACTS设备无功补偿变化量和电压偏差最小为优化目标，求取FACTS动作策略。本发明专利技术可将OLTC和FACTS调压手段结合起来，实现电压稳定控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统安全稳定
，更准确地说本专利技术涉及一种应对风电波动的在线电压协调控制方法及系统。
技术介绍
随着我国经济的快速发展和对能源需求的不断增长，以煤电为主的电力发展方式受资源和环境的约束不断加大，给我国未来能源乃至经济社会可持续发展带来了巨大压力。因此，大力发展可再生新能源尤其是风电已经成为我国能源战略调整、转变电力发展方式、建设资源节约型和环境友好型社会的重要内容。目前我国风电装机增长迅猛，在电源结构中占比不断增大，“十二五”末将建成多个千万千瓦级风电基地接入电网。一方面，由于新能源在短时间内随机性与波动性特点，大规模风电波动将对电网电压产生极大变化，甚至会连锁反应造成电网稳定破坏；另一方面，风能在不同季节或早晚时段下的变化趋势存在一些规律，具备一定的可预测性。目前电网中普遍采用有载调压变压器(OLTC)参与电网调压，效果显著且成本较小，但缺点是离散调节、响应速度慢且不允许在短时间内频繁多次动作，已不能满足大规模新能源接入下电压频繁波动的控制需求。随着电力市场的变革和电力电子技术发展，柔性交流输电系统(FACTS，FlexibleACTransmissionSystem)设备在电力系统中得到的推广应用，包括：可控串补(TCSC)、静态无功补偿(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)、统一潮流控制器(UPFC)等。它们可分为：串联型设备(如TCSC)，并联型设备(如STATCOM)，综合型设备(如UPFC)。其最大优点就是能快速的控制电力系统潮流分布状态，其快速调节、可频繁连续控制的优点使其成为电网调压的重要手段之一。但是FACTS设备并不能保证电力系统的频率保持恒定由以上可见，OLTC和FACTS均有其优缺点，如能将两者结合，则可以更好地进行电网的稳定控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为了将OLTC和FACTS调压手段结合起来，本专利技术提出了一种应对风电波动的FACTS与OLTC在线电压协调控制方法及系统。该方法及系统通过在线协调控制主站在获取未来时段的风速预测曲线后，计算其系统总体电压偏差；通过对OLTC动作与电压变化的进行摄动，根据摄动结果决定OLTC动作策略，使系统总体电压偏差不断减小；在此基础上，计算各FACTS设备无功补偿变化对各电压考核点母线电压的灵敏度矩阵，以FACTS设备无功补偿变化量和电压偏差最小为优化目标，求取FACTS动作策略。具体地说，本专利技术公开的应对风电波动的FACTS与OLTC在线电压协调控制方法，是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：1)协调控制主站首先进入有载调压变压器OLTC控制模式，并从电网调控中心风功率预测系统获得各风电场未来时段的风速预测曲线，设该未来时段的长度为T；在整个区域大电网中多个地区分别设置OLTC动作子站，各OLTC动作子站负责管理和控制所属地区内的所有OLTC；各OLTC动作子站将所属地区内的所有OLTC的档位信息实时发送至协调控制主站；设整个区域大电网内的OLTC数量为N个，第n个OLTC为OLTCn，n∈N；电压监测子站选取电网内I个变电站母线为电压考核点母线，设第i个电压考核点母线电压为Ui，i∈I，指定其参考电压为Ui.ref；2)协调控制主站根据各风电场T时段的风速预测曲线，计算T时段内各风电场平均风速及风功率，结合当前电网模型和参数，在线计算该时段的潮流，根据潮流结果计算系统总体电压偏差3)协调控制主站在潮流计算中对电网内每个OLTC的动作档位进行摄动，根据摄动后的变化决定OLTC动作策略，并将相应的OLTC动作命令发送至相应的OLTC动作子站，OLTC动作子站接收到动作命令后执行相应OLTC动作；4)协调控制主站根据预先设定的策略切换到FACTS控制模式，FACTS动作子站将FACTS设备运行状态及调节容量信息实时发送至协调控制主站；设FACTS设备数量为J个，第j个FACTS设备为FACTSj，j∈J；设第i个电压考核点母线的低电压限制二元表为[Ui.L,ti.L]、过电压限制二元表为[Ui.H,ti.H]，其中Ui.L＜Ui.ref＜Ui.H；5)电压监测子站实时监测电压考核点母线电压在T时段内随时间变化的轨迹；6)电压监测子站将电压考核点母线轨迹和低电压限制二元表及过电压限制二元表相比较，当第i个电压考核点母线电压Ui低于Ui.L的时间长于ti.L或高于Ui.H的时间长于ti.H时，记第i个电压考核点母线电压偏移值并由电压监测子站将相关电压越限信息发送到协调控制主站；否则转入步骤5)；7)协调控制主站通过在线分析，确定FACTS设备无功补偿变化对电压考核点母线电压的灵敏度，并进一步形成灵敏度矩阵Y；8)协调控制主站以FACTS设备无功补偿变化量和电压偏差最小为优化目标，求取控制策略，如以下所示：T1=minΣj=1J|ΔQj|]]>Qjmin≤Qj0+ΔQj≤Qjmax]]>其中为第i个电压考核点母线电压偏移值；ΔQ=ΔQ1ΔQ2...ΔQj,]]>ΔQj为第j个FACTS设备的无功补偿变化量；分别为FACTSj的初始、最小和最大补偿容量；9)协调控制主站求取优化策略后，将包括每个FACTS设备的无功补偿变化量在内的FACTS设备动作命令发送到各FACTS动作子站；FACTS动作子站接收到FACTS设备动作命令后，将FACTS设备动作命令发送到FACTS控制器执行动态无功补偿调整；10)T时段若未结束，转入步骤5)，否则结束。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)中OLTC动作策略的决定方法为：协调控制主站在潮流计算中依次对电网内每个OLTC的动作档位进行摄动，记第n个OLTC的动作档位摄动后对应的系统总体电压偏差为对进行排序，最小的对应的OLTCn优先动作一档，以此作为固定场景，剔除已动作过的和已达到极限档位的OLTC，重新对剩余OLTC进行摄动和排序，直到所有满足动作条件的OLTC遍历或为止，其中ε为预先设置正数，说明系统总体电压偏差满足设定的精度要求，T时段下每个OLTC在允许的动作档位范围内最多动作一次，且OLTC动作总数指定为不超过3台。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)中预先设定的策略为：协调控制主站在T时段开始前工作在OLTC控制模式，给出OLTC动作策略，待T时段开始时刻协调控制主站向OLTC动作子站发送动作命令并切换到FACTS控制模式。上述技术方案的进一步特征在于，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应对风电波动的FACTS与OLTC在线电压协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)协调控制主站首先进入有载调压变压器OLTC控制模式，并从电网调控中心风功率预测系统获得各风电场未来时段的风速预测曲线，设该未来时段的长度为T；在整个区域大电网中多个地区分别设置OLTC动作子站，各OLTC动作子站负责管理和控制所属地区内的所有OLTC；各OLTC动作子站将所属地区内的所有OLTC的档位信息实时发送至协调控制主站；设整个区域大电网内的OLTC数量为N个，第n个OLTC为OLTCn，n∈N；电压监测子站选取电网内I个变电站母线为电压考核点母线，设第i个电压考核点母线电压为Ui，i∈I，指定其参考电压为Ui.ref；2)协调控制主站根据各风电场T时段的风速预测曲线，计算T时段内各风电场平均风速及风功率，结合当前电网模型和参数，在线计算该时段的潮流，根据潮流结果计算系统总体电压偏差3)协调控制主站在潮流计算中对电网内每个OLTC的动作档位进行摄动，根据摄动后的变化决定OLTC动作策略，并将相应的OLTC动作命令发送至相应的OLTC动作子站，OLTC动作子站接收到动作命令后执行相应OLTC动作；4)协调控制主站根据预先设定的策略切换到FACTS控制模式，FACTS动作子站将FACTS设备运行状态及调节容量信息实时发送至协调控制主站；设FACTS设备数量为J个，第j个FACTS设备为FACTSj，j∈J；设第i个电压考核点母线的低电压限制二元表为[Ui.L,ti.L]、过电压限制二元表为[Ui.H,ti.H]，其中Ui.L＜Ui.ref＜Ui.H；5)电压监测子站实时监测电压考核点母线电压在T时段内随时间变化的轨迹；6)电压监测子站将电压考核点母线轨迹和低电压限制二元表及过电压限制二元表相比较，当第i个电压考核点母线电压Ui低于Ui.L的时间长于ti.L或高于Ui.H的时间长于ti.H时，记第i个电压考核点母线电压偏移值并由电压监测子站将相关电压越限信息发送到协调控制主站；否则转入步骤5)；7)协调控制主站通过在线分析，确定FACTS设备无功补偿变化对电压考核点母线电压的灵敏度，并进一步形成灵敏度矩阵Y；8)协调控制主站以FACTS设备无功补偿变化量和电压偏差最小为优化目标，求取控制策略，如以下所示：T1=minΣj=1J|ΔQj|]]>Qjmin≤Qj0+ΔQj≤Qjmax]]>其中为第i个电压考核点母线电压偏移值；ΔQ=ΔQ1ΔQ2···ΔQj,]]>ΔQj为第j个FACTS设备的无功补偿变化量；分别为FACTSj的初始、最小和最大补偿容量；9)协调控制主站求取优化策略后，将包括每个FACTS设备的无功补偿变化量在内的FACTS设备动作命令发送到各FACTS动作子站；FACTS动作子站接收到FACTS设备动作命令后，将FACTS设备动作命令发送到FACTS控制器执行动态无功补偿调整；10)T时段若未结束，转入步骤5)，否则结束。...

【技术特征摘要】
1.一种应对风电波动的FACTS与OLTC在线电压协调控制方法，其特征在于，包括如下步
骤：
1)协调控制主站首先进入有载调压变压器OLTC控制模式，并从电网调控中心风功率预
测系统获得各风电场未来时段的风速预测曲线，设该未来时段的长度为T；
在整个区域大电网中多个地区分别设置OLTC动作子站，各OLTC动作子站负责管理和控
制所属地区内的所有OLTC；各OLTC动作子站将所属地区内的所有OLTC的档位信息实时发送
至协调控制主站；设整个区域大电网内的OLTC数量为N个，第n个OLTC为OLTCn，n∈N；
电压监测子站选取电网内I个变电站母线为电压考核点母线，设第i个电压考核点母线
电压为Ui，i∈I，指定其参考电压为Ui.ref；
2)协调控制主站根据各风电场T时段的风速预测曲线，计算T时段内各风电场平均风速
及风功率，结合当前电网模型和参数，在线计算该时段的潮流，根据潮流结果计算系统总体
电压偏差3)协调控制主站在潮流计算中对电网内每个OLTC的动作档位进行摄动，根据摄动后的变化决定OLTC动作策略，并将相应的OLTC动作命令发送至相应的OLTC动作子站，OLTC动
作子站接收到动作命令后执行相应OLTC动作；
4)协调控制主站根据预先设定的策略切换到FACTS控制模式，FACTS动作子站将FACTS
设备运行状态及调节容量信息实时发送至协调控制主站；
设FACTS设备数量为J个，第j个FACTS设备为FACTSj，j∈J；设第i个电压考核点母线的低
电压限制二元表为[Ui.L,ti.L]、过电压限制二元表为[Ui.H,ti.H]，其中Ui.L＜Ui.ref＜Ui.H；
5)电压监测子站实时监测电压考核点母线电压在T时段内随时间变化的轨迹；
6)电压监测子站将电压考核点母线轨迹和低电压限制二元表及过电压限制二元表相
比较，当第i个电压考核点母线电压Ui低于Ui.L的时间长于ti.L或高于Ui.H的时间长于ti.H时，
记第i个电压考核点母线电压偏移值并由电压监测子站将相关电压越限信
息发送到协调控制主站；否则转入步骤5)；
7)协调控制主站通过在线分析，确定FACTS设备无功补偿变化对电压考核点母线电压
的灵敏度，并进一步形成灵敏度矩阵Y；
8)协调控制主站以FACTS设备无功补偿变化量和电压偏差最小为优化目标，求取控制
策略，如以下所示：
T1=minΣj=1J|ΔQj|]]>Qjmin≤Qj0+ΔQj≤Qjmax]]>其中为第i个电压考核点母线电压偏移值；ΔQ=ΔQ1ΔQ2···ΔQj,]]>ΔQj为第j
个FACTS设备的无功补偿变化量；分别为FACTSj的初始、最小和最大补偿容
量；
9)协调控制主站求取优化策略后，将包括每个FACTS设备的无功补偿变化量在内的
FACTS设备动作命令发送到各FACTS动作子站；
FACTS动作子站接收到FACTS设备动作命令后，将FACTS设备动作命令发送到FACTS控制
器执行动态无功补偿调整；
10)T时段若未结束，转入步骤5)，否则结束。
2.根据权利要求1所述的应对风电波动的FACTS与OLTC在线电压协调控制方法，其特征
在于，所述步骤3)中OLTC动作策略的决定方法为：
协调控制主站在潮流计算中依次对电网内每个OLTC的动作档位进行摄动，记第n个
OLTC的动作档位摄动后对应的系统总体电压偏差为对进行排
序，最小的对应的OLTC...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕亚洲，崔晓丹，李威，侯玉强，周霞，常海军，李碧君，薛峰，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南京南瑞集团公司，国家电网公司，江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32